Метали потребують захисту від корозії, від автомобілів до знакових будівель, скульптур і кораблів. Однак нове дослідження виявило джерело корозії, про яке ми не знали.

Цим джерелом є електрично заряджена вода. Вода може заряджатися різними способами, від проходження через грозові хмари до ковзання по різних поверхнях.

Дослідники з Інституту полімерних досліджень Макса Планка в Німеччині вирішили перевірити, чи може бути зв'язок між зарядженою водою та корозією металів.

Експерименти команди показали, що вода з електричним зарядом може створювати отвори в звичайному захисному покритті на мідних поверхнях через інтенсивний електричний процес, відомий як діелектричний пробій.

"Ми продемонстрували, що ці заряджені краплі можуть викликати електричний розрив покриття і призводити до корозії металу," - пишуть дослідники у своїй публікації.

"Оскільки заряджені краплі води формуються природним чином, цей раніше проігнорований механізм корозії може сприяти деградації культурних пам'яток, будівель, кораблів, автомобілів та інших металевих компонентів."

Дослідники провели серію експериментів, використовуючи різні матеріали та налаштування.

У першому експерименті краплі води котилися по чотирьом звичайним поверхням (лист рослини, тонка PVC піна, полістирол і кварц, покритий водовідштовхувальним засобом), а потім падали на мідні зразки, покриті або тефлоном, або полістиролом.

У іншому експерименті краплі ковзали по безперервному тефлоновому покриттю, що з'єднувало два сусідні матеріали.

Дослідники вимірювали заряд крапель води під час їх ковзання та патерни корозії після тисяч крапель, які вдарили або ковзали по покритим металевим поверхням.

Разом експерименти показали, що краплі води завдають шкоди покритим металам, таким як мідь і золото, не лише від удару, але й просто від руху по них.

Коли до захищеної міді додавали електрично нейтральні краплі води, пошкоджень не відбувалося.

Вчені лише нещодавно усвідомили, що ковзаючі краплі води можуть заряджатися через обмін зарядами з поверхнею (схоже на те, як працює статична електрика).

Ця нова робота поглиблює наше розуміння впливу заряджених крапель на повсякденні матеріали.

Якщо метал піддається впливу, він стає вразливим до корозії. Це не те, що вчені не помічали, що дощ і вода руйнують метали раніше – це широко відома проблема – але, можливо, нам потрібно переосмислити, як ми приписуємо ці пошкодження та захищаємося від них.

"Звичайне розуміння приписує відмову покриття, викликану краплями води, головним чином двом механізмам: фізичному зносу, викликаному рухом крапель, і хімічному руйнуванню від кислотних речовин і забруднень у краплі," - пишуть дослідники.

Результати вражаючі, але дослідження обмежено лабораторними експериментами. Поки що неясно, скільки дощової води, наприклад, може нести електричний заряд, достатній для пошкодження металу.

Однак це чітка можливість. Майбутні дослідження повинні з'ясувати, наскільки матеріальна деградація викликана цими зарядженими краплями води.

"Заряджені краплі можуть природно виникати в хмарах, грозах, океанських хвилях, фонтанах і водоспадах або при ковзанні по гідрофобних матеріалах перед ударом по покритому металу," - пишуть дослідники.

"Вони також виникають в промислових процесах, таких як електростатичне розпилення, струменевий друк та реакції в хімічному та фармацевтичному виробництві. Отже, ця причина корозії може бути актуальною в багатьох повсякденних або промислових процесах."

Якщо вчені зможуть краще кількісно оцінити загрозу електрично зарядженої води для захищених металів, вони також можуть розробити покриття, які краще захищають від діелектричного пробою, спостережуваного тут.

Тепер, коли вони знають, на що звертати увагу, команда дослідників вважає, що подібна корозія може відбуватися і в інших матеріалах, крім тих, які вони тестували.

Дослідження було опубліковано в Nature.